JP6768378B2 - Image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic method.
プリンタ、複写機、印刷装置等の画像形成装置は、トナーを静電的に坦持した記録材を、互いに圧接・回転している回転体で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることにより、該トナーを記録材上に溶融定着せしめる定着装置を定着部として有している。このような定着装置における加熱方式として、回転体としてフィルムやベルト等を用い、回転体内部の周方向の一部領域を加熱する方式がある(特許文献1参照)。この方式は、加熱部材の熱容量が小さく、定着温度に到達するまでの時間(ウォームアップ時間)が短くて済む。従って、プリント開始から一枚目の画像形成済みの記録材が排紙部に排出されるまでの時間(ファースト・プリントタイム)が短い。 Image forming devices such as printers, copiers, and printing devices apply heat and pressure while sandwiching and transporting recording materials that electrostatically carry toner between rotating bodies that are in pressure contact with each other and rotating. It has a fixing device as a fixing unit for melt-fixing the toner on the recording material. As a heating method in such a fixing device, there is a method of using a film, a belt, or the like as a rotating body to heat a part of the inside of the rotating body in the circumferential direction (see Patent Document 1). In this method, the heat capacity of the heating member is small, and the time required to reach the fixing temperature (warm-up time) is short. Therefore, the time (first print time) from the start of printing to the ejection of the first image-formed recording material to the paper ejection section is short.
回転体の一部領域を加熱する方式では、回転体を停止した状態で長時間加熱した場合、加熱領域と非加熱領域の温度差が大きくなる為、回転体に用いられる材料の耐熱性、耐久性に問題が生じる恐れがある。また、回転体を停止した状態で加熱し、定着動作の直前に回転体を駆動した場合、周方向の温度ムラが記録材上の該トナーの溶融ムラとなる恐れがあった。従って、回転体の一部領域を加熱する方式では、ファースト・プリントタイムの短縮の為、印刷動作開始と同時に定着装置を加熱し始めると共に、回転体の起動を開始している。 In the method of heating a part of the rotating body, when the rotating body is heated for a long time with the rotating body stopped, the temperature difference between the heated region and the non-heated region becomes large, so that the heat resistance and durability of the material used for the rotating body become large. There may be sexual problems. Further, when the rotating body is heated in a stopped state and the rotating body is driven immediately before the fixing operation, the temperature unevenness in the circumferential direction may cause the toner to melt unevenly on the recording material. Therefore, in the method of heating a part of the rotating body, in order to shorten the first print time, the fixing device is started to be heated at the same time as the printing operation is started, and the rotating body is started to start.
また、定着用の回転体の駆動源である第2モータは、感光体や中間転写体の駆動源となる第1モータと異なる駆動源として構成されることがある。この構成では、ファースト・プリントタイムの短縮の為、まず、第2モータのみを駆動させる。第1モータは、作像開始が必要なタイミングまで、不必要に動作を行わない場合がある。 Further, the second motor, which is the drive source of the rotating body for fixing, may be configured as a drive source different from the first motor, which is the drive source of the photoconductor and the intermediate transfer body. In this configuration, first, only the second motor is driven in order to shorten the first print time. The first motor may not operate unnecessarily until the timing when it is necessary to start image formation.
しかしながら、上記の定着装置では、ファースト・プリントタイムの短縮の為、印刷動作開始と同時に定着装置を加熱し、第2モータを起動させる。自ずと、第1モータの起動開始タイミングは、第2モータの起動と同時のタイミング、若しくは遅いタイミングで起動させることになる。その結果、第2モータと第1モータの電力供給源である低圧電源は、第2モータに電力を供給している状態で、第1モータに電力を供給する。従って、低圧電源は、第2モータの駆動電力に第1モータの起動時ピーク電力を加算して電力設計を行う必要がある。 However, in the above fixing device, in order to shorten the first print time, the fixing device is heated and the second motor is started at the same time as the printing operation is started. Naturally, the start timing of the first motor will be started at the same time as or later than the start of the second motor. As a result, the low-voltage power supply, which is the power supply source for the second motor and the first motor, supplies power to the first motor while supplying power to the second motor. Therefore, for the low-voltage power supply, it is necessary to design the power by adding the peak power at the start of the first motor to the drive power of the second motor.
本発明の目的は、モータを駆動させるためのピーク電力を削減し、定着部における安定したウォームアップ動作を可能にすることができる技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the peak electric power for driving a motor and enabling a stable warm-up operation in a fixing portion.
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に現像剤像を形成する画像形成部と、
現像剤像を記録材に加熱定着させる定着部と、
前記画像形成部を駆動させる第1モータと、
前記定着部を駆動させる第2モータと、
前記第1モータと前記第2モータを制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記第2モータはステッピングモータであり、
前記制御部は、前記第2モータを自起動領域の速度で回転を開始させ、前記第1モータを起動するタイミングで前記第2モータを一時停止させた後、前記第2モータを自起動領域の速度で回転を再開し、前記記録材が前記定着部に到達する前に前記第2モータの速度を自起動領域外の速度に変更することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the image forming apparatus of the present invention
An image forming part that forms a developer image on the recording material,
A fixing part that heats and fixes the developer image on the recording material,
The first motor that drives the image forming unit and
The second motor that drives the fixing part and
A control unit that controls the first motor and the second motor,
In an image forming apparatus equipped with
The second motor is a stepping motor.
The control unit starts the rotation of the second motor at a speed in the self-starting region, suspends the second motor at the timing of starting the first motor, and then causes the second motor in the self-starting region. The rotation is restarted at a speed, and the speed of the second motor is changed to a speed outside the self-starting region before the recording material reaches the fixing portion.
本発明によれば、モータを駆動させるためのピーク電力を削減し、定着部における安定したウォームアップ動作を可能にすることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the peak power for driving the motor and enable a stable warm-up operation in the fixing portion.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail exemplarily based on examples with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. That is, it is not intended to limit the scope of the present invention to the following embodiments.
[実施例1]
本発明が適用可能な画像形成装置としては、プリンタ、複写機、印刷装置等の電子写真方式を用いた種々の画像形成装置が挙げられる。本発明の実施例に係る画像形成装置は、中間転写ベルト方式のカラーレーザビームプリンタである。
[Example 1]
Examples of the image forming apparatus to which the present invention can be applied include various image forming apparatus using an electrophotographic method such as a printer, a copying machine, and a printing apparatus. The image forming apparatus according to the embodiment of the present invention is an intermediate transfer belt type color laser beam printer.
図1を用いて、本実施例の画像形成装置の構成及び動作について説明する。本実施例の画像形成装置であるカラーレーザビームプリンタ201(以下、プリンタ201という)は、4色(Y:イエロー、M:マゼンタ、C:シアン、Bk:ブラック)の画像を重ね合わせてカラー画像を形成するために、4色の画像形成部を備えている。プリンタ201は、ホストコンピュータ202から画像データ信号203を受信すると、プリンタ201内の印字画像生成部204で画像データ203を所望のビデオ信号形式データに展開して画像形成用のビデオ信号205を生成する。生成されたビデオ信号205は印字画像生成部204から制御部206に送信される。
The configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. The color laser beam printer 201 (hereinafter referred to as printer 201), which is the image forming apparatus of this embodiment, superimposes images of four colors (Y: yellow, M: magenta, C: cyan, Bk: black) to form a color image. A four-color image forming unit is provided for forming the image. When the
制御部206は、演算処理や装置各部の動作制御を行う制御部としてのCPU209やメモリ等を有している。ビデオ信号205を受け取った制御部206は、像露光手段3により像露光をドラム状の電子写真感光体(以下、感光ドラムという)に照射する。感光ドラムは、4色の感光ドラム1y、1m、1c、1kであり、第1モータ101によって、所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。第1モータ101は、第1モータON信号251によって、目標の周速度になるように制御される。第1モータ101は、目標速度になるようにフィードバック制御を実施するブラシモータ、若しくはブラシレスモータで構成される。
The
感光ドラム1y、1m、1c、1kは、回転過程で、帯電ローラ2y、2m、2c、2
kにより所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで像露光手段3により像露光3y、3m、3c、3kを受ける。これにより、目的のカラー画像の色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像器4y、4m、4c、4kにより現像され、トナー像として可視化される。
The
It is uniformly charged with a predetermined polarity and potential by k, and then receives
中間転写ベルト10は、無終端ベルトであり、張架部材(駆動ローラ11、テンションローラ12、補助ローラ18)で張架される。中間転写ベルト10は、感光ドラム1y〜1kと当接する当接部を有し、駆動ローラ11の回転により、感光ドラム1y〜1kと略同一の周速度で回転駆動される。感光ドラム1y〜1k上に形成されたトナー像は、感光ドラム1y〜1kと中間転写ベルト10との当接部を通過する過程で、一次転写ローラ14y、14m、14c、14kに印加した一次転写電圧によって、中間転写ベルト10上に転写される(一次転写)。
The
中間転写ベルト10上の4色の現像剤像としてのトナー像は、中間転写ベルト10と二次転写ローラ20との二次転写ニップを通過する過程で、二次転写ローラ20に印加した二次転写電圧によって、記録材Pの表面に一括転写される(二次転写)。記録材Pは、用紙カセット52から給紙ローラ50により給紙される。給紙ローラ50は、給紙電磁クラッチ51をオンすることで、第1モータ101の回転が伝達されて回転し、記録材Pの給紙動作が行われる。給紙された記録材Pは、レジストローラ対54に到達して、レジセンサ53がオンされる。またこのとき、中間転写ベルト10上に形成されたトナー像と給紙ローラ50により給紙された用紙の位置を合わせるために、第1モータ101と給紙ローラ50の連結となる給紙電磁クラッチ51をON/OFFする。これら一連の駆動部分の回転は、第1モータ101を駆動源として、回転させている。以上、4色のトナー像を記録材Pに担持形成(未定着)するまでの構成が、本発明における画像形成部に対応する。
The toner image as the four-color developer image on the
その後、4色のトナー像を担持した記録材Pは、定着部としての定着装置30に導入され、そこで加熱および加圧されることにより4色のトナーが溶融混色して記録材Pに固定される。以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。
After that, the recording material P carrying the four-color toner image is introduced into the fixing
次に定着装置30の動作について詳細に説明する。定着装置30は、加熱ローラ32と、定着ローラ31(加圧ローラ)の圧接ローラ対を基本構成としている。加熱ローラ32は、円筒状のフィルム素材で形成され、加熱ローラ32の内部に熱源としてヒータ34を挿入配設している。ヒータ34は、外周面が所定の定着温度に維持されるようにヒータ通電信号240によって、ヒータ34への通電が制御されて温調される。加熱ローラ32のフィルムは、内面に接触するヒータ34と摺動する構成となっている。一方、外面に接触する定着ローラ31に対しては、従動する構成である為、定着ローラ31の回転に連動して回転する。
Next, the operation of the fixing
トナー定着時は、該ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部で画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録材Pを導入して挟持搬送させ、加熱ローラ32の熱と、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を記録材Pに熱圧定着させるものである。また、定着ローラ31は、自起動領域(モータの仕様によるが、例えば0〜600pps(pulses per second))のパルスレートで回転可能であるステッピングモータ(第2モータ)33を駆動源として回転させる。ここで意味するステッピングモータ33の自起動領域とは、ステッピングモータ33に外部から入力されるパルス信号に同期して瞬時に起動停止、正逆回転可能な周波数領域のことであり、ステッピングモータ33の一般的な基本特性を示す。
At the time of toner fixing, the recording material P on which the unfixed toner image to be image-fixed is formed and supported by the fixing nip portion which is the mutual pressure contact portion of the roller pair is introduced and sandwiched and conveyed, and the heat of the
低圧電源230は、上記で述べた、第1モータ101、定着装置30の駆動源である第2モータ33、ヒータ34の電力源であり、装置外部の商用電源から供給される電力を調
整して各部へ供給する。各モータ等は、低圧電源230により電力供給される。
The low-
<印刷開始時の駆動制御方法>
図2のフローチャートを用いて、本発明における印刷開始時の駆動制御を説明する。まず、ホストコンピュータ202が印字画像生成部204に画像データ信号203を送信する<T301>。次に、印字画像生成部204は、制御部206にビデオ信号205を送信すると共に、タイマー1のカウントを開始する<T302>。制御部206は、ヒータ通電信号240のON信号を送信する<T303>。次に、第2モータの自起動回転(例えば300pps)を開始する<T304>。
<Drive control method at the start of printing>
The drive control at the start of printing in the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the
制御部206は、ビデオ信号受信からタイマー1のカウントを開始し、所定時間T2の経過後<T305>、第2モータ33を停止<T306>する。次に、作像を行うため、第1モータON信号251を送信する<T307>。記録材Pは、加熱ローラ31が十分に定着可能な温度になってから定着装置30に到達するようにT2時間を設定しておく。このT2時間は、ヒータ通電ONから定着可能なヒータ温度に到達する迄の時間に対し、第1モータ101の駆動を開始してから記録材Pが定着装置30に到達する迄の時間を差し引いた時間となる。このT2時間は、用紙種類に応じて変更される値を予め制御部206(のメモリ)に格納しておく。
The
制御部206は、第1モータON信号を送信する<T307>と共に、タイマー2のカウントを開始する<T308>。次に、制御部206は、第1モータ101が目標速度に到達したかどうかを第1モータ101のフィードバック制御を通じて生成される速度安定信号で判断する<T309>。制御部206が第1モータ101の速度安定信号を受信すると、第2モータ33は、自起動回転を再開する<T310>。
The
記録材Pの給紙動作は、第1モータ速度ON信号を送信<T307>した後、給紙電磁クラッチ51のオンに連動して、給紙ローラ50が回転し、給紙動作開始する。制御部206は、第1モータ101の駆動を開始してから記録材Pが定着装置30に達するよりも短い時間T4をタイマー2でカウントする<T312>。タイマー2のカウントがT4時間の経過後、制御部206は、第2モータ33の速度切り替えを行う(例えば、300pps→1000pps)<T315>。速度の増減はCPU209のクロック周波数を増減させることで行う。
In the paper feeding operation of the recording material P, after the first motor speed ON signal is transmitted <T307>, the
制御部206は、第2モータ33の速度を切替え後<T315>、定着を開始する<T316>。定着速度は、この速度の切替えにより、二次転写ニップを通過して定着装置30に到達する記録材Pをスムーズに搬送できる速度に設定する。
The
図3のタイミングチャートを用いて、上記の図2のフローチャートによって、低圧電源230の駆動電流がどうなるかを説明する。制御部206は、ビデオ信号205を受信する<T302>。とすぐに、ヒータ通電信号240のON信号を送信し<T303>。第2モータ33の自起動回転を開始する<T304>。従って、低圧電源230には、第2モータ33を自起動で回転させる電流が流れる。
Using the timing chart of FIG. 3, the drive current of the low-
次に、制御部206は、所定時間T2の経過後<T305>、作像を行うため、第2モータ33を停止する<T306>。次に、第1モータ101のON信号251を送信する<T307>。従って、低圧電源230は、第1モータ101の起動電流だけが流れ、第1モータ101の起動電流と第2モータ33の電流が加算される事を避けることが出来る。また、第2モータ33は、自起動領域(0〜600pps)内のパルスレート(300pps)で駆動しているため、速度の立ち下がり時間を必要とせず、瞬時に停止させることができる。
Next, the
次に、制御部206は、第1モータ101が目標速度に到達したかどうかを第1モータ101の速度安定信号で判断し<T309>、次に、第2モータ33の自起動回転(300pps)を再開する<T310>。従って、第2モータは、第1モータ101が立ち上がっている短い時間だけの停止で済む為、加熱ローラ31の周方向の温度ムラを避けることができる。
Next, the
第1モータON信号251を送信した後<T306>、時間T4をカウントする<T312>。T4時間の経過後、第2モータ33の速度を定着速度(1000pps)に切り替え<T315>、定着を開始する<T316>。
After transmitting the first motor ON
以上の制御を用いることで、図3の低圧電源230の合計電流に示す最大の駆動電流値Ipは、第1モータ101の起動時電流値だけで済み、第2モータ33の駆動電流を加算しなくて済む。また、第2モータ33が自起動領域で回転する為、入力パルス信号に同期して、瞬時に停止や起動ができ、速度の立ち上がり時間が不要になる。従って、第2モータを一定速度に起動させるための時間が不要となり、加熱ローラ32の停止時間を短く出来る為、加熱ローラ32の速度ムラによる温度ムラの弊害を避けることができる。
定着装置30のウォームアップ動作は、ホストコンピュータから画像データ信号を受信するタイミングよりも前に開始してもよい。例えば、画像データ信号の送信の前に、ホストコンピュータから印刷準備信号が送られる場合には、印刷準備信号の受信タイミングで、第2モータ33の自起動領域での回転を開始するようにしてもよい。
By using the above control, the maximum drive current value Ip shown in the total current of the low-
The warm-up operation of the fixing
以上説明したように、本実施例では、まず、第2モータを自起動領域の速度で回転を開始させ、第1モータを起動するタイミングで第2モータを一時停止させる。そして、第1モータが所定の速度で安定した後に、第2モータの一時停止を解除して自起動領域の速度での回転を再開させる。そして、記録材が定着装置に到達する前に第2モータの速度を自起動領域外の速度まで加速させる。本実施例によれば、ファースト・プリントタイムを短縮するため、定着装置を一番始めに起動させつつ、低圧電源のピーク電力を削減できる。従って、従来まで第2モータの駆動電力に第1モータの起動時ピークの電力を加算していたものが、第1モータのピーク電力だけ済む。更に、第2モータは、第2モータを用い、第2モータの自起動領域で回転する為、起動停止時間を短時間に済ませることができ、定着温度ムラの弊害を避けることができる。 As described above, in the present embodiment, first, the second motor is started to rotate at the speed of the self-starting region, and the second motor is temporarily stopped at the timing of starting the first motor. Then, after the first motor stabilizes at a predetermined speed, the pause of the second motor is released and the rotation at the speed of the self-starting region is restarted. Then, the speed of the second motor is accelerated to a speed outside the self-starting region before the recording material reaches the fixing device. According to this embodiment, in order to shorten the first print time, it is possible to reduce the peak power of the low-voltage power source while starting the fixing device first. Therefore, conventionally, the power at the start of the first motor is added to the drive power of the second motor, but only the peak power of the first motor is required. Further, since the second motor uses the second motor and rotates in the self-starting region of the second motor, the start / stop time can be shortened, and the harmful effect of the fixing temperature unevenness can be avoided.
なお、定着装置30のウォームアップ動作時及び実際の加熱定着動作時において定着ローラ31を駆動する際の第2モータ33のパルスレートは、上記に限定されるものではない。本実施例で説明した加熱定着動作時における自起動領域外のパルスレートは、例えば普通紙の加熱定着におけるパルスレートであり、例えば厚紙の加熱定定着においては、そのパルスレートは、自起動領域内の値となる場合もある。加熱定着動作時のパルスレートが自起動領域外とならない場合でも、上述した低圧電源のピーク電力の削減等の効果を得られることは言うまでもないが、本発明は、加熱定着動作時のパルスレートが自起動領域外となる動作時に特に際立った効果が得られる。
The pulse rate of the
201…プリンタ、202…ホストコンピュータ、203…画像データ信号、204…印字画像生成部、205…ビデオ信号、206…制御部、209…CPU 201 ... Printer, 202 ... Host computer, 203 ... Image data signal, 204 ... Printed image generator, 205 ... Video signal, 206 ... Control unit, 209 ... CPU
Claims (7)
現像剤像を記録材に加熱定着させる定着部と、
前記画像形成部を駆動させる第1モータと、
前記定着部を駆動させる第2モータと、
前記第1モータと前記第2モータを制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記第2モータはステッピングモータであり、
前記制御部は、前記第2モータを自起動領域の速度で回転を開始させ、前記第1モータを起動するタイミングで前記第2モータを一時停止させた後、前記第2モータを自起動領域の速度で回転を再開し、前記記録材が前記定着部に到達する前に前記第2モータの速度を自起動領域外の速度に変更することを特徴とする画像形成装置。 An image forming part that forms a developer image on the recording material,
A fixing part that heats and fixes the developer image on the recording material,
The first motor that drives the image forming unit and
The second motor that drives the fixing part and
A control unit that controls the first motor and the second motor,
In an image forming apparatus equipped with
The second motor is a stepping motor.
The control unit starts the rotation of the second motor at a speed in the self-starting region, suspends the second motor at the timing of starting the first motor, and then causes the second motor in the self-starting region. An image forming apparatus comprising restarting rotation at a speed and changing the speed of the second motor to a speed outside the self-starting region before the recording material reaches the fixing portion.
前記ヒータは、前記第2モータを一時停止させている間も加熱し続けることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The fixing portion includes a tubular film, a heater in contact with the inner surface of the film, and a rotatable fixing roller in contact with the outer surface of the film, and the second motor is the fixing roller. The developer image formed on the recording material is heat-fixed by the heat of the heater while the recording material is sandwiched and conveyed between the fixing roller and the film by rotating the film.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the heater continues to heat even while the second motor is temporarily stopped.
前記第1モータは、前記感光体を回転させることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The image forming portion contains at least a photoconductor and contains at least a photoconductor.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the first motor rotates the photoconductor.
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